電力系統(tǒng)中新能源發(fā)電的運(yùn)用分析

孫國(guó)吉

摘要：本文筆者根據(jù)多年工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)電力系統(tǒng)中新能源發(fā)電的運(yùn)用進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述。僅供業(yè)內(nèi)同行參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；新能源發(fā)電；運(yùn)用

一、新能源發(fā)電形式分析

為了環(huán)境保護(hù)和能源的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)逐步采用新能源進(jìn)行發(fā)電。主要有以下四種形式：第一，風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電是實(shí)用性最高的發(fā)電方式之一，因?yàn)槠滟Y源豐厚，相當(dāng)于水資源的十倍左右。風(fēng)力發(fā)電是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，其原理是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再通過(guò)增速機(jī)提升旋轉(zhuǎn)速度，促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。第二，合理利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電。地球每天承受太陽(yáng)的輻射，其每秒輻射的能量就相當(dāng)于常規(guī)能源煤炭燃燒500噸產(chǎn)生的能量[1]。因此，對(duì)其合理規(guī)劃，不僅可減少常規(guī)能源使用，還能達(dá)到環(huán)保的目的。由于目前正處于起步階段，國(guó)家應(yīng)給予一定的資金與技術(shù)支持。第三，氫能是通過(guò)化學(xué)手段制取出來(lái)、不依賴其余化學(xué)燃料就可以燃燒的可再生能源，其燃燒熱值高。據(jù)資料顯示，在同等條件下，每千克氫燃料燃燒產(chǎn)生的熱量約為汽油的三倍、焦炭的四倍多，其燃燒的產(chǎn)物除了水和少量處理得當(dāng)不會(huì)造成污染的化學(xué)物質(zhì)外，不會(huì)產(chǎn)生其它任何有害物質(zhì)。第四，生物質(zhì)能發(fā)電。主要包括農(nóng)林廢棄物的燃燒發(fā)電、沼氣發(fā)電等等。其原理是將生物質(zhì)直接放到鍋爐中進(jìn)行燃燒，利用其燃燒產(chǎn)生的蒸汽帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。目前，我國(guó)對(duì)新能源發(fā)電的重視程度逐漸加大，使其具有很大的發(fā)展空間。

二、電力系統(tǒng)中新能源發(fā)電的應(yīng)用

1.太陽(yáng)光伏發(fā)電技術(shù)

太陽(yáng)能源于太陽(yáng)內(nèi)部的核聚能產(chǎn)生的巨大的能源，太陽(yáng)能是這個(gè)星系內(nèi)部的最豐富的可再生能源。太陽(yáng)能的開發(fā)潛力極為巨大，一旦人類在未來(lái)能夠真正用好太陽(yáng)能，就可以獲得生產(chǎn)、生活中所需的取之不盡的能源。人類利用太陽(yáng)能發(fā)電目前仍然處于較低的水平，太陽(yáng)能發(fā)電的未來(lái)前景十分廣闊，雖然以目前的技術(shù)在利潤(rùn)率方面與其他發(fā)電技術(shù)相比還處于劣勢(shì)。

在當(dāng)前技術(shù)條件下，太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)的形式可以表現(xiàn)為以下三種類型：第一種為離網(wǎng)型，即整個(gè)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的控制方式通過(guò)電壓源電壓予以實(shí)現(xiàn)；第二種為并網(wǎng)型，即整個(gè)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的控制方式通過(guò)電壓源電流予以實(shí)現(xiàn)；第三種為并網(wǎng)，獨(dú)立型，即實(shí)現(xiàn)PV以及UPS的融合，在電壓源控制過(guò)程當(dāng)中實(shí)現(xiàn)有效切換動(dòng)作。在太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用于整個(gè)電力系統(tǒng)的過(guò)程中難度最大的環(huán)節(jié)是如何針對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行有效控制。

目前太陽(yáng)能發(fā)電的材料如果全部采用薄膜電池則可以在現(xiàn)有的發(fā)電水平上至少提高百分之十以上，并且薄膜電池在弱光的情況下也能很好地發(fā)電，極大提高了整體的發(fā)電效率。雖然以目前的現(xiàn)狀來(lái)看薄膜電池的裝機(jī)量與晶體硅電池的裝機(jī)量基本持平，但是由于薄膜電池的優(yōu)勢(shì)極為明顯，因此在未來(lái)將是薄膜電池一統(tǒng)天下的時(shí)代。

2.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)

1）通常情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)主要由主控制器、調(diào)向系統(tǒng)、以及制動(dòng)系統(tǒng)裝置等這幾個(gè)部分組成，因此，這使得風(fēng)力發(fā)電的控制系統(tǒng)與常規(guī)發(fā)電控制系統(tǒng)之間存在著較大的差異。在利用雙饋方式來(lái)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行控制的時(shí)候，需要對(duì)頻率進(jìn)行合理的控制，而這一來(lái)都是利用對(duì)轉(zhuǎn)子交流勵(lì)磁頻率開展調(diào)節(jié)來(lái)完成的。

2）更重要的一點(diǎn)是，在對(duì)風(fēng)力發(fā)電接到電力系統(tǒng)之后的運(yùn)行穩(wěn)定性開展研究的時(shí)候發(fā)現(xiàn)：一般情況下，當(dāng)風(fēng)電接到電網(wǎng)之后，并不會(huì)對(duì)以往的機(jī)電震蕩模式造成太大的影響，而且由于風(fēng)電機(jī)組的裝機(jī)容量相對(duì)來(lái)說(shuō)非常小，因此，由它所導(dǎo)致的負(fù)阻尼震蕩不是特別明顯。此外，當(dāng)風(fēng)電接入到電網(wǎng)中之后，基本上不會(huì)對(duì)其正常運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的損害，但是會(huì)導(dǎo)一部分線路的潮流方向出現(xiàn)變化，因此，應(yīng)當(dāng)在對(duì)線路保護(hù)設(shè)置的時(shí)候給予重點(diǎn)關(guān)注。

3.燃燒電池發(fā)電技術(shù)

燃燒電池也是現(xiàn)代新能源技術(shù)的一種，通過(guò)燃燒電池可以把化學(xué)能給轉(zhuǎn)化為電能。它可傳統(tǒng)意義上的電池一樣，擁有正負(fù)極，同時(shí)也具備電解質(zhì)，但不同于傳統(tǒng)意義上的電池，它沒有在電池的正負(fù)極放置一定量的活性物質(zhì)。在燃燒電池運(yùn)作的過(guò)程中，供給的燃料會(huì)和氧化劑產(chǎn)生反應(yīng)，從而產(chǎn)生所需要的電能。在燃燒電池技術(shù)下，只需要對(duì)內(nèi)輸送供給燃料和氧化劑，那么就可以產(chǎn)生源源不斷的電能。這種發(fā)電技術(shù)，對(duì)于能源的使用理論上來(lái)說(shuō)可以達(dá)到百分之百，但在現(xiàn)實(shí)理想狀態(tài)下，對(duì)于能源的利用能達(dá)到百分之八十。

4.生物質(zhì)能發(fā)電的應(yīng)用

生物質(zhì)能是一種取之不盡用之不竭的可再生能源。生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)主要方式為直接燃燒和生物轉(zhuǎn)換。其中直接燃燒是最簡(jiǎn)單、最方便、最直接的方式，但是由于其生物密度低，通常運(yùn)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)的廢料處理上，在發(fā)電過(guò)程中，必須保證其轉(zhuǎn)化設(shè)備安全可靠，維修保養(yǎng)方便。我國(guó)的生物質(zhì)能發(fā)電主要出現(xiàn)在南方地區(qū)，其生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)主要有氣化系統(tǒng)、冷卻過(guò)濾系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)四個(gè)組成部分，其工作流程為：將生物質(zhì)，如秸稈放在氣化爐中充分燃燒，將其燃燒產(chǎn)生的燃?xì)膺M(jìn)行過(guò)濾和冷卻處理后再送入煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)，將燃?xì)獾臒崮苻D(zhuǎn)化為機(jī)械能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，再由發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能送入電網(wǎng)。

三、新能源發(fā)電發(fā)展建議與趨勢(shì)

1.加強(qiáng)新能源發(fā)電科學(xué)統(tǒng)一規(guī)劃

要制定出更加科學(xué)合理的規(guī)劃，這對(duì)于新能源發(fā)電來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，此外還需要對(duì)最終的發(fā)展目標(biāo)進(jìn)行明確。對(duì)于能源主管部門而言，在實(shí)際工作的時(shí)候一定要嚴(yán)格按照經(jīng)濟(jì)、綠色的原則，并綜合分析目前國(guó)內(nèi)的能源實(shí)際需求，以及可再生能源的利用情況等，來(lái)對(duì)水電、以及火電等開展合理的規(guī)劃，并制定出各個(gè)時(shí)期可再生能源的發(fā)展目標(biāo)等。當(dāng)總目標(biāo)制定好之后，需要對(duì)新能源發(fā)電作進(jìn)一步的規(guī)劃，其中包括主要任務(wù)、項(xiàng)目建設(shè)、以及服務(wù)體系等。在對(duì)新能源發(fā)電裝機(jī)規(guī)模進(jìn)行規(guī)劃的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)對(duì)現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)的調(diào)解能力相匹配。通過(guò)開展科學(xué)統(tǒng)一規(guī)劃，使新能源發(fā)電的發(fā)展過(guò)程中有可以遵照的標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)建設(shè)中出現(xiàn)的問題，要及時(shí)制定出有效的應(yīng)對(duì)舉措，這樣才能夠促進(jìn)新能源發(fā)電更加健康穩(wěn)定的發(fā)展。

2.明確各方責(zé)任，全方位促進(jìn)發(fā)展

為了能夠進(jìn)一步促進(jìn)新能源的發(fā)展，我國(guó)政府部門、以及監(jiān)管部門必須要制定出統(tǒng)一的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，明確各方責(zé)任，使各個(gè)部門都能夠意識(shí)到自身所承擔(dān)的責(zé)任，只有這樣才能夠推動(dòng)行業(yè)的發(fā)展，為新能源發(fā)電在國(guó)內(nèi)所占的比例得到顯著的提升。

3.新能源發(fā)電的發(fā)展趨勢(shì)

在當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展的主旋律上，電力系統(tǒng)中新能源發(fā)電未來(lái)必然會(huì)成為主流趨勢(shì)。而且，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展以及人民群眾、國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)的不斷重視，傳統(tǒng)火力發(fā)電會(huì)逐漸推出歷史的舞臺(tái)，而低污染、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的新能源發(fā)電會(huì)成為主要發(fā)電力量。目前，由于思想和技術(shù)方面的限制，新能源發(fā)電的發(fā)展還有很長(zhǎng)的路要走。就現(xiàn)階段而言，風(fēng)力發(fā)電受環(huán)境、地理位置的影響，還需要占據(jù)一定的空間，而這種局限性會(huì)在未來(lái)階段來(lái)限制風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，再如太陽(yáng)能光伏發(fā)電，只能在白天才可以進(jìn)行光能裝化，這種局限性也會(huì)阻礙太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的推廣和發(fā)展。我國(guó)想要推動(dòng)新能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，國(guó)家政府方面需要給于一定的支持，同時(shí)也需要全體業(yè)界人士的共同努力。

結(jié)束語(yǔ)

隨著世界各個(gè)國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的高度重視，新能源的開發(fā)和利用已成為各個(gè)國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略。新能源發(fā)電技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)火力發(fā)電下的弊端，可再生能源的利用可解決了能源枯竭的問題。然而，在新能源發(fā)電技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用過(guò)程中，仍然存在很多問題需要解決，但隨著技術(shù)的發(fā)展，新能源發(fā)電必然會(huì)成為主流。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：江蘇電通電力安裝有限公司）